基于ADS仿真wilkinson功分器

1、微帶wilkinson功分器的仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué) 院 電子科學(xué)與工程學(xué)院姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師2016年10月21日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤β史峙淦麟娐返脑砑霸O(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)使用ADS軟件進(jìn)行微波電路的設(shè)計(jì)，優(yōu)化，仿真。掌握功率分配器的制作及調(diào)試方法。二、設(shè)計(jì)要求指標(biāo)通帶范圍一。雙端輸出，功分比為 1:1。通帶內(nèi)個(gè)端口反射系數(shù)小于 -20dB。兩個(gè)輸出端口的隔離度小于 -20dB。傳輸損耗小于。三、設(shè)計(jì)思路圖一：設(shè)計(jì)思路示意圖四、理論分析設(shè)計(jì)1 .基本工作原理分析功率分配器是三端口電路結(jié)構(gòu)，其信號(hào)輸入端的輸入功率為P1,而其它兩個(gè)輸出端的輸出功率分別為P2和P3。理論上，由能量守恒定律可知：P1=P2+P

2、3端口特性為：(1)端口 1無(wú)反射 (2)端口 2和端口 3輸出電壓相等且相同 (3)端口 2、端口 3輸出功率比值為任意指定值1/M由這些條件可以確定乙2、乙3以及R、R3的值。2 .功分器技術(shù)指標(biāo)計(jì)算(1) 輸入端口回波損耗輸入端口 1的回波損耗根據(jù)輸入端口1的反射功率和輸入功率之比來(lái)計(jì)算PrSu =- lOLog () ri(2) 插入損耗輸入端口 1的回波損耗根據(jù)輸出端口的輸出功率和輸入端口1的輸入功率之比來(lái)計(jì)算S21 =- lOLog )S31 =- lOLug(3)輸出端口間的隔離度2和輸出端口 3的輸出功輸出端口 2和輸出端口 3間的隔離度可以根據(jù)輸出端口率比來(lái)計(jì)算(4)lOLo

3、g ：)功分比根據(jù)輸出端口3和輸出端口 4的輸出功率比來(lái)計(jì)功分比當(dāng)其它端口沒(méi)有反射時(shí),相位平滑度在做功率分配器時(shí)，輸出端口的平滑度直接影響功率合成效率。五、尺寸計(jì)算使用ADS軟件自帶的計(jì)算工具計(jì)算出微帶線(xiàn)的尺寸。圖50 a的微帶線(xiàn)寬度計(jì)算圖75 a的微帶線(xiàn)寬度計(jì)算輸入Z0=50Ohm可以算出微帶線(xiàn)的寬度為。填入ZO麗E_Eff=90deg ,可以算出微帶線(xiàn)的線(xiàn)寬為和長(zhǎng)度。完成理論值計(jì)算。六、ADS仿真步驟(一)創(chuàng)建項(xiàng)目點(diǎn)擊File-New Project 設(shè)置工程文件名稱(chēng)為 Wilkinson divider ，點(diǎn)擊LengthUnit設(shè)置長(zhǎng)度單位為 mm點(diǎn)擊New Project對(duì)話(huà)中的OK

4、鍵，并保存文件。(二)創(chuàng)建原理圖將MUSB11入原理圖，參數(shù)設(shè)置：H：基板厚度mm); er：基板相對(duì)介電常數(shù)；Mur：磁導(dǎo)率；Cond:金屬電導(dǎo)率+7); Hu：封裝高度+33 mm) T:金屬層厚度 mm);TanD:損耗角正切(1e-4) ; Roungh：表面粗糙度(0 mm)。如下圖所示：圖：MSub控件參數(shù)在菜單中選擇變量 VAR空間，插入到原理圖，設(shè)置w1范圍為，l1范圍為5-20。 設(shè)置后如下圖所示：圖：Var控件參數(shù)同樣方法完成原理圖繪制圖：完整原理圖（三）原理圖S參數(shù)仿真圖：原理圖S參數(shù)仿真結(jié)果（四）指標(biāo)優(yōu)化在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇優(yōu)化工具欄選擇優(yōu)化設(shè)置控件 Optim放置在

5、原理圖中，雙擊該控件設(shè)置優(yōu)化方法及優(yōu)化次數(shù)。 常用的優(yōu)化方法有 Random隨機(jī)）、Gradient（梯度）等。隨機(jī)法通常用于大范圍 搜索，梯度法則用于局部收斂因?yàn)榫哂兴膫€(gè)優(yōu)化目標(biāo)，所以在插入Optim后需插入4個(gè)Goal控件設(shè)置，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，例如：在Expr中設(shè)置表達(dá)式dB（S（1,1），表示優(yōu)化的目標(biāo)是端口1反射系數(shù)的dB值。在SimlnstanceName中，輸入 SP1,表示是針對(duì) S參數(shù)仿真 SP1進(jìn)行的優(yōu)化。Max=-20,表示優(yōu)化的目標(biāo)不超過(guò) -20dBMin值不添，這是由于 S（1,1）的值越小越好Weight值不添，這是由于優(yōu)化的幾個(gè)參數(shù)沒(méi)有主次之分。RangeVar1=

6、freq ,表示優(yōu)化是在一定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行的。RangeMin1=,表示頻率變化范圍的最小值為。RangeMax1二,表示頻率變化范圍的最大值為。圖：設(shè)置優(yōu)化指標(biāo)后的原理圖（五）優(yōu)化后的S參數(shù)仿真圖：優(yōu)化后的S參數(shù)結(jié)果（六）生產(chǎn)版圖圖：版圖（七）版圖仿真版圖生成后先要設(shè)置微帶電路的基本參數(shù)（即原理圖中MSUB1的參數(shù)），方法是點(diǎn)擊版圖窗口菜單中的Momentum - Substrate - Update FromSchematic 從原理圖中獲得這些參數(shù)，點(diǎn)擊Momentum - Substrate -Create/Modify 可以修改這些參數(shù)。為了進(jìn)行S參數(shù)仿真還要在功分器兩側(cè)添加兩個(gè)端口

7、，做法是點(diǎn)擊工具欄 上的Port按鈕，彈出port設(shè)置窗口，點(diǎn)擊 OK關(guān)閉該窗口，在電路兩邊要 加端口的地方分別點(diǎn)擊加上兩個(gè)port。電阻要替換成薄膜電阻，否則無(wú)法用矩量法進(jìn)行仿真，注意薄膜電阻的寬度要和連接的微帶線(xiàn)一致，不要忘記在substrate 中的 metallizationlayers中加入薄膜電阻所在的層。點(diǎn)擊 EM - Simulation Setup - frequence plan彈出仿真設(shè)置窗口，該窗口右側(cè)的SweepType選才A Adaptive ,起止頻率設(shè)為與原理圖中相同，采 樣點(diǎn)數(shù)限制取10（因?yàn)榉抡婧苈?，所以點(diǎn)數(shù)不要取得太多）。然后點(diǎn)擊保存按鈕，將設(shè)置填入左側(cè)列表中，點(diǎn)擊Simulate按鈕開(kāi)始進(jìn)行仿真。仿真過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)窗口顯示仿